目前,得益于锂离子电池技术性能不断突破和应用更加广泛,从环境友好、能量密度、成本、发展路径等方面看,锂离子电池在电化学储能应用必将占据主导地位。然而,受限于传统锂离子电池电解液采用有机小分子作为溶剂,当前锂离子储能电池起火、爆炸等安全问题和成本依然是大规模储能应用最大障碍。作为提升锂离子电池安全性能核心措施之一,电解液采用不易燃的溶剂如水、固态高分子替换易燃有机溶剂是最有效的解决办法。以水为溶剂的水系锂离子电池电解液因其低成本、高安全性能在电池安全性研究领域备受关注。但水的理论电化学稳定窗口狭窄仅为1.23 V,使水系锂离子电池电极材料的选择受限,从而限制了工作电压和能量密度。基于此,本论文通过共溶剂协同作用对高浓度电解液和混合溶剂电解液展开研究,探索了共溶剂对高浓度电解液水分子活性的进一步抑制及其电化学稳定窗口拓宽的影响,并分别对电极材料进行碳包覆改性,搭配混合溶剂电解液构成Li4Ti5O12//LiMn2O4（LTO//LMO）全电池,研究其可逆和循环性能等电化学性能,为高电压水系锂离子电池的发展和电化学储能应用提供思路和借鉴。为了优选出低成本和宽电化学稳定窗口的水系电解液,以1,5-戊二醇（PD）和聚乙二醇（PEG）作为共溶剂,调节13 m LiOAc电解液的水分子活性和电化学稳定窗口,获得了混合溶剂醋酸锂电解液。红外和拉曼光谱表征结果证实PD和PEG的共同协同作用使水分子的活性受到充分抑制。采用三电极系统和线性扫描伏安法（LSV）测试电解液的电化学稳定窗口,LSV测试结果表明添加共溶剂后的电解液电化学稳定窗口均被拓宽,电解液组成为2 m LiOAc-PD0.5PEG0.5时具有最宽的电化学稳定窗口 3.1 V。采用电极对LTO//LMO测试2 m LiOAc-PD0.5PEG0.5的电化学性能,循环伏安法（CV）测试表明LTO与LMO在该电解液体系中可以进行可逆电化学氧化还原反应,证明了其电极在该电解液中的可逆性能;全电池测试首周工作电压2.3 V,能量密度61.6 Wh/kg,前100次循环充放电效率达89.73%。低的能量密度和充放电效率是因为共溶剂的氢键和络合作用影响到了电解液水分子的电化学活性和Li+传导能力,低成本无氟水系混合共溶剂醋酸锂电解液有望促成锂离子电池在大规模电化学储能领域应用。为进一步拓宽电化学稳定窗口以提高水系锂离子电池的能量密度,以1,4-二氧六环（Diox）为共溶剂,利用Diox来减少电极与电解液界面自由态水分子数量和促使Li+去溶剂化能力提升,调节LiTFSI电解液的水分子活性和电化学稳定窗口。拉曼光谱和核磁共振波谱结果表明Li+与Diox分子中O原子之间形成了新的溶剂化结构,水分子活性受到了更大程度抑制,LSV测试结果得到电解液成分为4.5 m LiTFSI-Diox时具有最宽的电化学稳定窗口 4.3 V。以电极对LTO//LMO测试4.5 m LiTFSI-Diox的全电池电化学性能,CV测试表明了 LTO与LMO在该电解液中具备良好的可逆循环能力,体现了优异的Li+传输能力;全电池首周平均电压2.4 V,能量密度172 Wh/kg,1 C倍率下循环500次循环容量保持率为40%,平均充放电效率为96.72%。可见,减少电极与电解液界面的自由态水分子数量和对Li+传导阻碍作用,是拓宽水系电解液电化学稳定窗口提高电池能量密度更有效办法。